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KR102312874B1 - Method for detecting zigbee in heterogeneous wireless network and zigbee apparatus - Google Patents

Method for detecting zigbee in heterogeneous wireless network and zigbee apparatus Download PDF

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KR102312874B1
KR102312874B1 KR1020150045027A KR20150045027A KR102312874B1 KR 102312874 B1 KR102312874 B1 KR 102312874B1 KR 1020150045027 A KR1020150045027 A KR 1020150045027A KR 20150045027 A KR20150045027 A KR 20150045027A KR 102312874 B1 KR102312874 B1 KR 102312874B1
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zigbee
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heterogeneous wireless
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삼성전자주식회사
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Abstract

이종 무선 네트워크에서 지그비 수신 장치에 관한 것이다. 일 실시예에 따르면, 지그비 수신 장치는 웨이크업(wakeup) 상태에서 RSSI에 기초하여 채널의 상태를 평가하는 채널 상태 평가부, 웨이크업 상태에서 수신된 신호에 지그비 서명의 존재 여부를 체크하는 지그비 서명 체크부와, 채널 상태 및 지그비 서명의 존재 여부 중의 적어도 하나에 기초하여 다음 상태로 전환하는 듀티 사이클 제어부를 포함할 수 있다.It relates to a ZigBee receiving device in a heterogeneous wireless network. According to an embodiment, the ZigBee receiving device includes a channel state evaluator that evaluates a channel state based on RSSI in a wakeup state, and a ZigBee signature that checks whether a ZigBee signature exists in a signal received in a wakeup state It may include a check unit and a duty cycle control unit for switching to a next state based on at least one of a channel state and the existence of a ZigBee signature.

Description

이종 무선 네트워크에서의 지그비 검출 방법 및 지그비 장치{METHOD FOR DETECTING ZIGBEE IN HETEROGENEOUS WIRELESS NETWORK AND ZIGBEE APPARATUS}ZigBee detection method and ZigBee device in heterogeneous wireless networks

이종 무선 네트워크에서의 지그비 검출 방법 및 지그비 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이종 무선 네트워크 간섭 환경에서 효율적으로 전력 소모를 감소시키는 기술과 관련된다.The present invention relates to a ZigBee detection method and a ZigBee device in a heterogeneous wireless network, and more particularly, to a technology for efficiently reducing power consumption in a heterogeneous wireless network interference environment.

최근 홈 네트워크에서는 근거리 통신을 목적으로 하는 지그비(ZigBee) 네트워크를 많이 활용하고 있다. 지그비 네트워크는 다른 무선 통신 기술에 비해 전력 소비가 적고, 비교적 저렴하게 구현된 통신 기술이다. 이러한 특징으로 인하여 지그비 네트워크는 산업, 과학, 의료 등 다양한 분야에서 활용되고 있다.In recent home networks, a ZigBee network for short-distance communication is widely used. The ZigBee network is a communication technology that consumes less power and is implemented relatively inexpensively compared to other wireless communication technologies. Due to these characteristics, the ZigBee network is being used in various fields such as industry, science, and medicine.

지그비 네트워크의 물리(PHY) 계층 및 매체 접근 제어(MAC) 계층은 IEEE 802.15.4 표준에 의해 정의된다. IEEE 802.15.4의 물리 계층에서 정의된 2.4 GHz의 ISM(Industrial, Science, and Medical) 대역은 산업, 과학, 의료 등에 많이 사용되는 비허가 주파수 대역으로 블루투스(Bluetooth), 무선랜(WiFi) 등이 사용하고 있다. 특히 스마트폰과 타블렛 PC 등의 보급으로 인해 무선랜의 사용이 증가함에 따라 동일한 주파수 대역을 사용하는 지그비 네트워크에 많은 간섭을 주게 되었다. 지그비 네트워크는 송신 출력이 작기 때문에 비교적 송신 출력이 큰 무선랜에 의한 간섭의 영향을 많이 받게 된다. 이기종 네트워크에 의한 간섭은 지그비 네트워크에서 전송의 실패를 야기시키며 에너지 효율성에 치명적인 영향을 주게 된다. The physical (PHY) layer and the medium access control (MAC) layer of the ZigBee network are defined by the IEEE 802.15.4 standard. The 2.4 GHz ISM (Industrial, Science, and Medical) band, defined in the physical layer of IEEE 802.15.4, is an unlicensed frequency band widely used in industry, science, and medicine. are using In particular, as the use of wireless LANs increases due to the spread of smartphones and tablet PCs, it causes a lot of interference in ZigBee networks using the same frequency band. Since the ZigBee network has a small transmission output, it is greatly affected by interference by a wireless LAN with a relatively large transmission output. Interference by heterogeneous networks causes transmission failure in ZigBee networks and has a fatal impact on energy efficiency.

이종 무선 네트워크 환경에서 이종 무선 기기들의 간섭에 의한 전력 소모를 효율적으로 감소시키기 위한 지그비 검출 방법 및 지그비 장치가 제시된다. A ZigBee detection method and a ZigBee apparatus are provided for efficiently reducing power consumption due to interference of heterogeneous wireless devices in a heterogeneous wireless network environment.

일 양상에 따르면, 이종의 무선 네트워크에서의 지그비 송신 장치는 주변의 이종 무선 기기의 간섭 강도를 기초로 미리 정의된 지그비 서명을 삽입하여 데이터 패킷을 생성하는 패킷 생성부 및 생성된 데이터 패킷을 전송하는 패킷 송신부를 포함할 수 있다.According to an aspect, a ZigBee transmission apparatus in a heterogeneous wireless network includes a packet generator that generates a data packet by inserting a predefined ZigBee signature based on the interference strength of a nearby heterogeneous wireless device, and transmits the generated data packet. It may include a packet transmitter.

다른 양상에 따르면, 지그비 송신 장치는 주변의 이종 무선 기기의 간섭 여부를 판단하고, 간섭이 존재하면 간섭 강도를 측정하는 간섭 판단부를 더 포함할 수 있다.According to another aspect, the ZigBee transmission apparatus may further include an interference determination unit that determines whether or not there is interference from a nearby heterogeneous wireless device, and measures the strength of the interference if there is interference.

패킷 생성부는 간섭 판단부의 판단 결과, 이종 무선 기기의 간섭이 존재하지 않으면 지그비 서명을 삽입하지 않을 수 있다.The packet generator may not insert the ZigBee signature if there is no interference from heterogeneous wireless devices as a result of the determination of the interference determiner.

패킷 생성부는 간섭 판단부의 판단 결과, 이종 무선 기기의 간섭이 존재하면 측정된 간섭 강도에 기초하여 지그비 서명의 사이즈를 결정하고, 결정된 사이즈에 해당하는 미리 정의된 지그비 서명을 삽입할 수 있다.As a result of the determination of the interference determining unit, if there is interference from heterogeneous wireless devices, the packet generator may determine a size of the ZigBee signature based on the measured interference strength and insert a predefined ZigBee signature corresponding to the determined size.

이때, 데이터 패킷은 프리앰블 앞에 지그비 서명을 삽입하기 위한 7 비트의 지그비 서명 필드 및 1 비트의 더미 필드를 포함할 수 있다.In this case, the data packet may include a 7-bit ZigBee signature field and a 1-bit dummy field for inserting the ZigBee signature before the preamble.

일 양상에 따르면, 이종의 무선 네트워크 환경에서의 지그비 수신 장치는 웨이크업(wakeup) 상태에서 RSSI에 기초하여 채널의 상태를 평가하는 채널 상태 평가부, 웨이크업 상태에서 수신된 신호에 지그비 서명의 존재 여부를 체크하는 지그비 서명 체크부 및, 채널 상태 및 지그비 서명의 존재 여부 중의 적어도 하나에 기초하여 다음 상태로의 전환을 제어하는 듀티 사이클 제어부를 포함할 수 있다.According to an aspect, a ZigBee receiving device in a heterogeneous wireless network environment includes a channel state evaluator for evaluating a channel state based on RSSI in a wakeup state, and the presence of a ZigBee signature in a signal received in a wakeup state It may include a ZigBee signature checker for checking whether or not there is, and a duty cycle controller for controlling a transition to a next state based on at least one of a channel state and the existence of a ZigBee signature.

지그비 서명 체크부는 수신된 신호에서 소정 비트의 시퀀스와 미리 정의된 신호 샘플의 시퀀스에 대한 상관 값을 산출하고, 상기 산출된 상관 값을 기초로 지그비 서명의 존재 여부를 체크할 수 있다.The ZigBee signature checker may calculate a correlation value for a sequence of predetermined bits and a predefined sequence of signal samples in the received signal, and check whether a ZigBee signature exists based on the calculated correlation value.

듀티 사이클 제어부는 채널 상태가 비지 상태이고, 지그비 서명이 존재하면 리스닝(listening) 상태로 전환하고, 그렇지 않으면 슬리프(sleep) 상태로 전환하도록 제어할 수 있다.The duty cycle controller may control to switch to a listening state when the channel state is a busy state and a ZigBee signature exists, and to switch to a sleep state otherwise.

듀티 사이클 제어부는 주변 이종 무선 기기의 간섭이 존재하지 않으면, 채널 상태가 비지 상태인 경우에 리스닝 상태로 전환하도록 제어할 수 있다.The duty cycle controller may control to switch to the listening state when the channel state is the busy state when there is no interference from the neighboring heterogeneous wireless devices.

이때, 지그비 서명은 소정 비트의 PN(Pseudo-random Noise) 시퀀스로 구성되며, 지그비 전송 장치에 의해 프리앰블 신호 앞의 미리 예약된 필드에 삽입될 수 있다.In this case, the ZigBee signature is composed of a pseudo-random noise (PN) sequence of predetermined bits, and may be inserted into a previously reserved field in front of the preamble signal by the ZigBee transmission device.

이때, 소정 비트의 크기는 주변 이종 무선 기기의 간섭 강도에 따라 최대 7 비트를 가질 수 있다.In this case, the size of the predetermined bit may have a maximum of 7 bits according to the interference strength of the neighboring heterogeneous wireless devices.

일 양상에 따르면, 이종 무선 네트워크에서의 지그비 검출 방법은 지그비 수신 장치가 웨이크업(wakeup) 상태로 전환하는 단계, 웨이크업 상태에서 RSSI에 기초하여 채널의 상태를 평가하는 단계, 수신된 신호에 지그비 서명의 존재 여부를 체크하는 단계 및, 채널 상태 및 지그비 서명의 존재 여부 중의 적어도 하나에 기초하여 다음 상태로 전환하는 단계를 포함할 수 있다. According to an aspect, a method for detecting ZigBee in a heterogeneous wireless network includes converting a ZigBee receiving device to a wakeup state, evaluating a state of a channel based on RSSI in the wakeup state, and ZigBee in a received signal. It may include checking whether a signature exists, and switching to a next state based on at least one of a channel state and a ZigBee signature.

채널의 상태를 평가하는 단계는 RSSI 레지스터로부터 RSSI 샘플의 시리즈를 수집하는 단계 및 수집된 RSSI 샘플의 시리즈를 처리하여, 채널 상태를 유휴(idle) 상태 또는 비지(busy) 상태로 평가하는 단계를 포함할 수 있다.Evaluating the status of the channel includes collecting a series of RSSI samples from the RSSI register and processing the collected series of RSSI samples to evaluate the channel status as idle or busy. can do.

지그비 서명의 존재 여부를 체크하는 단계는 수신된 신호 내의 소정의 시퀀스와 미리 정의된 신호 샘플의 시퀀스에 대한 상관 값을 산출하는 단계를 포함하고, 산출된 상관 값을 기초로 지그비 서명의 존재 여부를 체크할 수 있다.The step of checking the existence of the ZigBee signature includes calculating a correlation value for a predetermined sequence in the received signal and a sequence of predefined signal samples, and determining whether the ZigBee signature exists based on the calculated correlation value. can check

다음 상태로 전환하는 단계는 채널 상태가 비지 상태이고, 지그비 서명이 존재하면 리스닝(listening) 상태로 전환하고, 그렇지 않으면 슬리프(sleep) 상태로 전환할 수 있다.In the step of transitioning to the next state, if the channel state is a busy state and a ZigBee signature exists, it may switch to a listening state, otherwise, it may switch to a sleep state.

다음 상태로 전환하는 단계는 주변 이종 무선 기기의 간섭이 존재하지 않으면 채널 상태가 비지 상태인 경우에 리스닝 상태로 전환할 수 있다.The step of switching to the next state may include switching to the listening state when the channel state is a busy state when there is no interference from neighboring heterogeneous wireless devices.

이때, 지그비 서명은 소정 비트의 PN(Pseudo-random Noise) 시퀀스로 구성되며, 지그비 전송 장치에 의해 프리앰블 신호 앞의 미리 예약된 필드에 삽입될 수 있다.In this case, the ZigBee signature is composed of a pseudo-random noise (PN) sequence of predetermined bits, and may be inserted into a previously reserved field in front of the preamble signal by the ZigBee transmission device.

이때, 소정 비트의 크기는 이종 무선 기기의 간섭 강도에 따라 최대 7 비트를 가질 수 있다.In this case, the size of the predetermined bit may have a maximum of 7 bits according to the interference strength of heterogeneous wireless devices.

이종 무선 네트워크 환경에서 이종 무선 기기들의 간섭에 의한 전력 소모를 효율적으로 감소시킬 수 있다.In a heterogeneous wireless network environment, power consumption due to interference of heterogeneous wireless devices can be effectively reduced.

도 1은 이종 무선 네트워크에서 일반적인 지그비 시스템의 동작을 예시한 것이다.
도 2는 이종 무선 네트워크의 간섭 환경에서 일 실시예에 따른 지그비 시스템의 동작을 예시한 것이다.
도 3은 일 실시예에 따른 지그비 송신 장치의 블록도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 지그비 수신 장치의 블록도이다.
도 5는 일 실시예에 따라 지그비 송신 장치가 수행하는 지그비 패킷 생성 방법의 흐름도이다.
도 6은 일 실시예에 따라 지그비 수신 장치가 수행하는 지그비 검출 방법의 흐름도이다.
도 7은 다른 실시예에 따라 지그비 송신 장치가 수행하는 지그비 패킷 생성 방법의 흐름도이다.
도 8은 다른 실시예에 따라 지그비 수신 장치가 수행하는 지그비 검출 방법의 흐름도이다.
1 illustrates an operation of a general ZigBee system in a heterogeneous wireless network.
2 illustrates an operation of a ZigBee system according to an embodiment in an interference environment of heterogeneous wireless networks.
3 is a block diagram of an apparatus for transmitting ZigBee according to an embodiment.
4 is a block diagram of a ZigBee receiving apparatus according to an embodiment.
5 is a flowchart of a method for generating a ZigBee packet performed by a ZigBee transmission apparatus according to an embodiment.
6 is a flowchart of a ZigBee detection method performed by a ZigBee receiving apparatus according to an embodiment.
7 is a flowchart of a method of generating a ZigBee packet performed by a ZigBee transmission apparatus according to another embodiment.
8 is a flowchart of a ZigBee detection method performed by a ZigBee receiving apparatus according to another embodiment.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다. 기재된 기술의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
The details of other embodiments are included in the detailed description and drawings. Advantages and features of the described technology, and how to achieve them, will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the drawings. Like reference numerals refer to like elements throughout.

이하, 이종 무선 네트워크에서의 지그비 검출 방법 및 지그비 장치의 실시예들을 도면들을 참고하여 자세히 설명하도록 한다.Hereinafter, embodiments of a ZigBee detection method and a ZigBee device in a heterogeneous wireless network will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 이종 무선 네트워크에서 일반적인 지그비 시스템의 동작을 예시한 것이다. 1 illustrates an operation of a general ZigBee system in a heterogeneous wireless network.

도 1에 도시된 바와 같은 일반적인 지그비 시스템은 유휴 리스닝(idle listening)에 따른 에너지 소모를 최소화하기 듀티 사이클링 메커니즘을 채용한다. 듀티 사이클링에서는 각 지그비 장치(110,120)가 미리 정해진 웨이크업(wakeup)/슬리프(sleep) 상태를 반복함으로써 유휴 리스닝 시간을 줄인다. 듀티 사이클링 기반의 MAC 프로토콜은 동기(synchronous)와 비동기(asynchronous) 방식으로 나누어지고, 이때, 비동기 듀티 사이클링은 저전력 리스닝(Low Power Listening: LPL) 방식에 기반하고 있다. A typical ZigBee system as shown in FIG. 1 employs a duty cycling mechanism to minimize energy consumption according to idle listening. In duty cycling, each ZigBee device 110 and 120 reduces an idle listening time by repeating a predetermined wakeup/sleep state. The duty cycling-based MAC protocol is divided into a synchronous (synchronous) and an asynchronous (asynchronous) scheme. In this case, the asynchronous duty cycling is based on a Low Power Listening (LPL) scheme.

도 1을 참조하면, 지그비 송신 장치(110)와 지그비 수신 장치(120)가 듀티-사이클링 메커니즘에 따라 데이터 패킷을 교환할 때 다른 무선 기기(130)의 간섭(I)이 있게 되면, 지그비 수신 장치(120)의 오동작이 발생한다. Referring to FIG. 1 , when there is interference (I) of another wireless device 130 when the ZigBee transmitting device 110 and the ZigBee receiving device 120 exchange data packets according to the duty-cycling mechanism, the ZigBee receiving device (120) A malfunction occurs.

예를 들어, 지그비 송신 장치(110)는 전송할 데이터가 있으면, 의도된 지그비 수신 장치(120)로부터 ACK를 수신할 때까지 연속적인 데이터 패킷을 보내는 전송 절차를 착수한다. 이때, 채널 폴링 간격(channel polling interval)과 같은 제한 시간을 초과하게 되면, 지그비 송신 장치(110)는 다음 기회에 데이터를 전송한다. For example, if there is data to be transmitted, the ZigBee transmitting device 110 initiates a transmission procedure of continuously transmitting data packets until an ACK is received from the intended ZigBee receiving device 120 . At this time, if the time limit such as the channel polling interval is exceeded, the ZigBee transmitting apparatus 110 transmits data at the next opportunity.

지그비 수신 장치(120)는 주기적으로 깨어나서, IEEE 802.15.4에서 정의된 CCA(Clear Channel Assessment) 방법을 기반으로 미디어 상태를 체크한다. 즉, 지그비 수신 장치(120)는 미디어의 에너지 레벨을 측정하고, 데이터를 수신할지 슬리프 상태로 전환할 지를 결정한다. 하지만, 다른 무선 기기(130)에 의한 간섭(I)이 유휴 미디어의 채널 평가 임계치보다 더 높은 에너지 수준을 발생시키게 되면, 지그비 수신 장치(120)는 불필요하게 깨어나서 유휴 리스닝 상태가 되고, 존재하지 않는 다음 데이터 패킷을 기다리게 된다. 이로 인해, 지그비 수신 장치(120)는 불필요한 에너지 손실이 발생하게 된다.The ZigBee receiving device 120 periodically wakes up and checks the media status based on the CCA (Clear Channel Assessment) method defined in IEEE 802.15.4. That is, the ZigBee receiving device 120 measures the energy level of the media and determines whether to receive data or to enter the sleep state. However, if the interference (I) by the other wireless device 130 generates an energy level higher than the channel evaluation threshold of the idle media, the ZigBee receiving device 120 unnecessarily wakes up and enters an idle listening state, which does not exist. It waits for the next data packet. Due to this, the ZigBee receiving device 120 generates unnecessary energy loss.

도 2는 이종 무선 네트워크의 간섭 환경에서 일 실시예에 따른 지그비 시스템의 동작을 예시한 것이다.2 illustrates an operation of a ZigBee system according to an embodiment in an interference environment of heterogeneous wireless networks.

도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 지그비 시스템은 이종 무선 기기(230)에 의한 간섭이 발생하는 경우에도 바로 슬리프 상태로 전환함으로써 유휴 리스닝 상태가 되는 것을 방지할 수 있다.Referring to FIG. 2 , the ZigBee system according to an embodiment can prevent the device from entering the idle listening state by directly entering the sleep state even when interference by the heterogeneous wireless device 230 occurs.

예를 들어, 지그비 전송 장치(210)는 전송할 데이터 패킷에 미리 정의된 지그비 서명(ZigBee Signature)을 삽입하여 전송할 수 있다. 이때, 지그비 서명은 지그비 수신 장치(220)가 처리해야 할 지그비 전송임을 나타낸다. 지그비 서명은 데이터 패킷의 프리앰블(preamble) 앞의 미리 예약된 필드에 삽입될 수 있다. For example, the ZigBee transmission device 210 may transmit a data packet by inserting a predefined ZigBee signature. In this case, the ZigBee signature indicates ZigBee transmission to be processed by the ZigBee receiving device 220 . The ZigBee signature may be inserted in a pre-reserved field before the preamble of the data packet.

일 실시예에 따른 지그비 수신 장치(220)는 지그비 전송을 효율적으로 검출하기 위해 구현된 지그비 검출 기법(CoSense)을 이용하여 이종 무선 네트워크 환경에서 수신되는 신호들이 지그비 전송 장치(210)에 의해 전송된 데이터 패킷인지를 판단할 수 있다. 이때, 자세히 후술하는 바와 같이, 본 실시예에 따른 지그비 검출 기법(CoSense)은 RSSI(Received Signal Strength Indication)에 기반한 채널 평가(Channel Assessment) 기법, 신호 상관(Signal Correlation) 기법 등을 활용하여 수신되는 신호들이 지그비 전송인지, 이종의 무선 기기(230)에 의한 간섭(I)인지를 판단할 수 있다.The ZigBee receiving device 220 according to an embodiment transmits signals received in a heterogeneous wireless network environment by using a ZigBee detection technique (CoSense) implemented to efficiently detect ZigBee transmission. It can be determined whether it is a data packet. At this time, as will be described in detail later, the ZigBee detection technique (CoSense) according to the present embodiment is received using a channel assessment technique, a signal correlation technique, etc. based on Received Signal Strength Indication (RSSI). It is possible to determine whether the signals are ZigBee transmission or interference (I) by a heterogeneous wireless device 230 .

즉, 지그비 수신 장치(220)는 듀티 사이클 간격마다 주기적으로 웨이크업 상태로 전환하고, 이종의 무선 기기(230)에 의해 간섭(I)이 발생하게 되면 지그비 전송인지 여부를 판단한다. 이때, 간섭(I)은 지그비 전송이 아니므로 유휴 리스닝 상태로 전환하지 않고 바로 슬리프 상태로 전환할 수 있다. 이에 따라, 유휴 리스닝 상태로 대기하는 시간이 줄어들게 되어 지그비 수신 장치(220)의 에너지 소모가 감소될 수 있다. That is, the ZigBee receiving device 220 periodically switches to the wake-up state at every duty cycle interval, and when interference I is generated by the heterogeneous wireless device 230, it is determined whether ZigBee transmission is performed. At this time, since the interference (I) is not ZigBee transmission, it can immediately switch to the sleep state without switching to the idle listening state. Accordingly, the waiting time in the idle listening state may be reduced, and thus energy consumption of the ZigBee receiving apparatus 220 may be reduced.

도 3은 일 실시예에 따른 지그비 송신 장치의 블록도이다.3 is a block diagram of an apparatus for transmitting ZigBee according to an embodiment.

도 3을 참조하면, 지그비 송신 장치(300)는 간섭 판단부(310), 패킷 생성부(320) 및 패킷 송신부(330)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3 , the ZigBee transmitting apparatus 300 may include an interference determining unit 310 , a packet generating unit 320 , and a packet transmitting unit 330 .

간섭 판단부(310)는 이종의 무선 네트워크 환경에서 간섭이 존재하는지 여부를 판단할 수 있다. 이때, 간섭이 존재하는 것으로 판단되면 그 간섭 강도 즉, 간섭을 발생시키는 이종의 무선 기기로부터 발생되는 신호 세기를 측정할 수 있다. 여기서, 간섭 판단부(310)는 필요에 따라 생략이 가능하다.The interference determination unit 310 may determine whether interference exists in a heterogeneous wireless network environment. In this case, if it is determined that interference exists, the strength of the interference, that is, the signal strength generated from different types of wireless devices generating the interference may be measured. Here, the interference determination unit 310 may be omitted if necessary.

패킷 생성부(320)는 전송할 데이터가 있으면 데이터 패킷을 생성한다. 이때, 데이터 패킷은 IEEE 802.15.4에 정해진 바를 따르도록 생성할 수 있으나, 이에 특별히 제한되는 것은 아니다. The packet generator 320 generates a data packet when there is data to be transmitted. In this case, the data packet may be generated according to IEEE 802.15.4, but is not particularly limited thereto.

일 실시예에 따르면, 데이터 패킷은 프리앰블(preamble)의 앞에 지그비 서명을 삽입하기 위한 소정 비트 크기의 예약된 필드를 포함할 수 있다. 이때, 미리 예약된 필드는 지그비 서명을 나타내는 최대 7 비트의 지그비 서명 필드와 1 비트의 더미 필드를 포함할 수 있다. According to an embodiment, the data packet may include a reserved field of a predetermined bit size for inserting a ZigBee signature in front of a preamble. In this case, the pre-reserved field may include a ZigBee signature field of up to 7 bits and a dummy field of 1 bit indicating the ZigBee signature.

패킷 생성부(320)는 전송할 데이터에 대한 패킷을 생성할 때, 미리 정의된 지그비 서명을 그 데이터 패킷에 삽입할 수 있다. 이때, 지그비 서명은 미리 정의된 7 비트의 PN(Pseudo-random Noise) 시퀀스일 수 있다.When generating a packet for data to be transmitted, the packet generator 320 may insert a predefined ZigBee signature into the data packet. In this case, the ZigBee signature may be a predefined 7-bit pseudo-random noise (PN) sequence.

이때, 일 실시예에 따르면 패킷 생성부(320)는 간섭 판단부(310)의 판단 결과에 기초하여 지그비 서명의 삽입 여부를 결정하고, 삽입하는 것으로 결정하는 경우 그 지그비 서명의 크기를 결정할 수 있다.In this case, according to an embodiment, the packet generation unit 320 may determine whether to insert the ZigBee signature based on the determination result of the interference determination unit 310, and when determining to insert the ZigBee signature, the size of the ZigBee signature may be determined. .

일 예로, 간섭 판단부(310)가 주변의 이종 무선 기기들의 간섭이 전혀 없는 것으로 판단하게 되면 패킷 생성부(320)는 데이터 패킷에 지그비 서명을 삽입하지 않을 수 있다. As an example, when the interference determining unit 310 determines that there is no interference from nearby heterogeneous wireless devices, the packet generating unit 320 may not insert the ZigBee signature into the data packet.

다른 예로, 간섭 판단부(310)가 주변의 이종 무선 기기들의 간섭이 존재하는 것으로 판단하여 그 간섭 기기들의 간섭 강도를 측정한 경우에는 그 간섭 강도에 기초하여 데이터 패킷에 삽입할 지그비 서명의 크기를 결정할 수 있다. 즉, 간섭 강도가 매우 약한 경우에는 미리 정의된 1 비트의 지그비 서명을 삽입하고, 간섭 강도가 매우 강한 경우에는 미리 정의된 7 비트의 지그비 서명을 삽입하는 것이 가능하다. 이와 같이, 패킷 생성부(320)는 간섭 강도에 따라 1 비트에서 7 비트의 미리 정의된 지그비 서명을 지그비 서명 필드에 삽입할 수 있다.As another example, when the interference determination unit 310 determines that there is interference from nearby heterogeneous wireless devices and measures the interference strength of the interfering devices, the size of the ZigBee signature to be inserted into the data packet is determined based on the interference strength. can decide That is, it is possible to insert a predefined 1-bit ZigBee signature when the interference strength is very weak, and insert a predefined 7-bit ZigBee signature when the interference strength is very strong. In this way, the packet generator 320 may insert a predefined ZigBee signature of 1 bit to 7 bits into the ZigBee signature field according to the strength of the interference.

패킷 송신부(330)는 생성된 데이터 패킷을 지그비 수신 장치로 송신한다. 이때, 지그비 수신 장치로부터 ACK를 수신할 때까지 연속적인 데이터 패킷을 송신할 수 있다.The packet transmitter 330 transmits the generated data packet to the ZigBee receiver. In this case, continuous data packets may be transmitted until an ACK is received from the ZigBee receiving device.

도 4는 일 실시예에 따른 지그비 수신 장치의 블록도이다.4 is a block diagram of a ZigBee receiving apparatus according to an embodiment.

도 4를 참조하면, 지그비 수신 장치(400)는 지그비 송수신부(410), 채널 상태 평가부(420), 지그비 서명 체크부(430) 및 듀티 사이클 제어부(440)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 4 , the ZigBee receiving apparatus 400 may include a ZigBee transceiver 410 , a channel state evaluator 420 , a ZigBee signature checker 430 , and a duty cycle controller 440 .

지그비 송수신부(410)는 듀티 사이클 제어부(440)에 의해 온(on)되어 웨이크업 상태가 되고, 지그비 신호를 포함하는 각종 신호를 수신한다. 이때, 지그비 송수신부(410)는 RF 트랜시버(transceiver)일 수 있다. The ZigBee transceiver 410 is turned on by the duty cycle controller 440 to enter a wake-up state, and receives various signals including a ZigBee signal. In this case, the ZigBee transceiver 410 may be an RF transceiver.

채널 상태 평가부(420)는 RSSI에 기초하여 채널 상태가 유휴(idle) 상태인지 비지(busy) 상태인지를 평가할 수 있다. The channel state evaluator 420 may evaluate whether the channel state is an idle state or a busy state based on the RSSI.

예를 들어, 채널 상태 평가부(420)는 지그비 송수신부(410)의 RSSI 레지스터로부터 RSSI 샘플의 시리즈를 수집하는 RSSI 샘플러(sampler)와 RSSI 샘플들의 시리즈를 처리하여 채널 상태를 평가하는 채널 평가자(channel estimator)를 포함할 수 있다. 채널 평가자는 RSSI 샘플들의 시리즈를 처리한 RSSI 값이 미리 설정된 채널 평가 임계치 보다 낮으면 채널이 유휴 상태임을 나타내는 값을 반환하고, 그렇지 않으면 채널이 비지 상태임을 나타내는 값을 반환할 수 있다.For example, the channel state evaluator 420 includes an RSSI sampler that collects a series of RSSI samples from the RSSI register of the ZigBee transceiver 410 and a channel evaluator that processes the series of RSSI samples to evaluate the channel state ( channel estimator). The channel evaluator may return a value indicating that the channel is in an idle state if the RSSI value of processing the series of RSSI samples is lower than a preset channel evaluation threshold, and otherwise may return a value indicating that the channel is in a busy state.

지그비 서명 체크부(430)는 수신된 신호에 지그비 서명이 존재하는지를 체크할 수 있다. The ZigBee signature check unit 430 may check whether a ZigBee signature exists in the received signal.

예를 들어, 지그비 서명 체크부(430)는 신호의 원 샘플들(raw samples)을 수집하는 신호 샘플러(signal sample)와, 수집된 원 샘플들을 미리 정의된 지그비 서명과 상관시켜(correlate) 지그비 전송의 존재 여부를 체크하는 특징 검출자(feature detector)를 포함할 수 있다.For example, the ZigBee signature checker 430 transmits ZigBee by correlating the ZigBee signature with a signal sampler that collects raw samples of the signal, and the collected raw samples with a predefined ZigBee signature. It may include a feature detector for checking the existence of.

이때, 지그비 서명 체크부(430)는 아래의 수학식 1과 같은 신호 상관 기법을 적용하여 지그비 서명의 존재 여부를 체크할 수 있다. 수학식 1은 미리 정의된 길이 L의 기호 시퀀스(symbol sequences)에 대하여, 쉬프트 위치 델타(△)에서의 상관을 계산한 수식이다.
In this case, the ZigBee signature checker 430 may check whether the ZigBee signature exists by applying a signal correlation technique as in Equation 1 below. Equation 1 is an equation obtained by calculating a correlation at a shift position delta (Δ) with respect to symbol sequences of a predefined length L.

Figure 112015031446558-pat00001
Figure 112015031446558-pat00001

여기서, 샘플(s[k], 1≤k≤L)는 미리 정의된 기호를 나타내고, s*[k]는 공액 복소수(complex conjugate)를 나타낸다. Here, the sample (s[k], 1≤k≤L) represents a predefined symbol, and s * [k] represents a complex conjugate.

이때, 수신된 지그비 서명(signature)이 완전하게 s의 시작에 맞춰지면, 상관 값은 급등한다. 즉, 지그비 서명 체크부(430)는 상관 값이 상관 임계치 이상이면 지그비 서명이 존재하는 것으로 인식할 수 있다.At this time, when the received ZigBee signature is perfectly aligned to the beginning of s, the correlation value soars. That is, when the correlation value is greater than or equal to the correlation threshold, the ZigBee signature check unit 430 may recognize that the ZigBee signature exists.

듀티 사이클 제어부(440)는 평가된 채널의 상태 및 지그비 서명의 존재 여부 중의 적어도 하나를 기초로 지그비 송수신부(410)의 전원을 온/오프 제어하여 다음 상태로 전환시킬 수 있다. 예컨대, 듀티 사이클 제어부(440)는 채널의 상태 및 지그비 서명의 존재 여부에 기초하여 수신된 신호가 지그비 전송인지를 판단하고, 지그비 전송으로 판단되면 지그비 송수신부(410)의 전원이 온 상태로 유지되도록 하여 지그비 송수신부(410)를 리스닝 상태로 전환하고, 그렇지 않으면 지그비 송수신부(410)의 전원이 오프되도록 하여, 지그비 송수신부(410)를 슬리프 상태로 전환할 수 있다.The duty cycle controller 440 may turn on/off the power of the ZigBee transceiver 410 based on at least one of the evaluated channel state and the existence of the ZigBee signature to switch to the next state. For example, the duty cycle control unit 440 determines whether the received signal is ZigBee transmission based on the state of the channel and the existence of the ZigBee signature, and when it is determined that the received signal is ZigBee transmission, the power of the ZigBee transceiver 410 is kept on The ZigBee transceiver 410 may be switched to the listening state, otherwise the ZigBee transceiver 410 may be turned off to put the ZigBee transceiver 410 into a sleep state.

일 예에 따르면, 듀티 사이클 제어부(440)는 채널의 상태가 비지 상태이고, 지그비 서명이 존재하는 경우 수신된 신호를 지그비 전송으로 판단할 수 있다. 이와 같이, 듀티 사이클 제어부(440)는 RSSI에 기초하여 평가된 채널 상태 뿐만 아니라, 상관 기법을 적용하여 지그비 서명의 존재 여부를 체크함으로써, RSSI가 큰 이종 무선 기기의 간섭이 발생하더라도 유휴 리스닝 상태의 대기없이 바로 슬리프 상태로 전환되는 것이 가능하다.According to an example, the duty cycle controller 440 may determine that the received signal is ZigBee transmission when the channel state is the busy state and the ZigBee signature is present. In this way, the duty cycle controller 440 checks the existence of a ZigBee signature by applying a correlation technique as well as a channel state evaluated based on RSSI, so that even if interference from a heterogeneous wireless device having a large RSSI occurs, the idle listening state is maintained. It is possible to immediately switch to the sleep state without waiting.

다른 예에 따르면, 듀티 사이클 제어부(440)는 이종 무선 기기의 간섭 여부를 판단할 수 있고, 이종 무선 기기의 간섭이 존재하지 않으면 지그비 서명의 존재 여부를 고려하지 않고 채널의 상태가 비지 상태인 경우 바로 리스닝 상태로 전환할 수 있다.According to another example, the duty cycle controller 440 may determine whether the heterogeneous wireless device has interference, and if there is no interference from the heterogeneous wireless device, the channel state is busy without considering the existence of the ZigBee signature. You can immediately switch to the listening state.

도 5는 일 실시예에 따라 지그비 송신 장치가 수행하는 지그비 패킷 생성 방법의 흐름도이다.5 is a flowchart of a method for generating a ZigBee packet performed by a ZigBee transmission apparatus according to an embodiment.

도 5를 참조하면, 지그비 송신 장치는 전송할 데이터가 존재하면 미리 정의된 지그비 서명을 데이터 패킷에 삽입할 수 있다(510). 이때, 지그비 데이터 패킷은 IEEE 802.15.4에 정해진 바에 따라 생성될 수 있으며, 프리앰블 앞에 지그비 서명의 삽입을 위해 미리 예약된 필드를 포함할 수 있다. 이때, 예약된 필드는 7 비트의 지그비 서명 필드와 1 비트의 더미 필드를 포함할 수 있으며, 7 비트의 지그비 필드에는 이종 무선 네트워크 환경에서 지그비 장치들끼리 공유할 미리 정의된 지그비 서명을 나타내는 최대 7 비트의 PN 시퀀스가 삽입될 수 있다.Referring to FIG. 5 , when there is data to be transmitted, the ZigBee transmission apparatus may insert a predefined ZigBee signature into the data packet ( 510 ). In this case, the ZigBee data packet may be generated according to IEEE 802.15.4, and may include a field reserved in advance for insertion of the ZigBee signature in front of the preamble. In this case, the reserved field may include a 7-bit ZigBee signature field and a 1-bit dummy field. In the 7-bit ZigBee field, a maximum of 7 indicating a predefined ZigBee signature to be shared among ZigBee devices in a heterogeneous wireless network environment. A PN sequence of bits may be inserted.

그 다음, 생성된 데이터 패킷을 지그비 수신 장치에 송신한다(520).Then, the generated data packet is transmitted to the ZigBee receiving apparatus ( 520 ).

도 6은 일 실시예에 따라 지그비 수신 장치가 수행하는 지그비 검출 방법의 흐름도이다.6 is a flowchart of a ZigBee detection method performed by a ZigBee receiving apparatus according to an embodiment.

도 6을 참조하면, 지그비 수신 장치는 듀티 사이클 단위로 주기적으로 깨어나서 웨이크업 상태로 전환한다(610). Referring to FIG. 6 , the ZigBee receiving device periodically wakes up in units of duty cycle and switches to the wake-up state ( 610 ).

그 다음, RSSI에 기초하여 채널의 상태를 평가한다(620). 이때, CCA(Clear Channel Assessment) 기법이 활용될 수 있다. 지그비 수신 장치는 웨이크업 상태에서 지그비 트랜시버의 RSSI 레지스터로부터 RSSI 샘플들을 수집하고, 수집된 샘플들의 시리즈를 처리하여 채널 상태를 평가할 수 있다. 지그비 수신 장치는 처리 결과 RSSI 값이 미리 설정된 채널 평가 임계치보다 낮으면 채널이 유휴 상태(idle state)임을 나타내는 값을 반환하고, 그렇지 않으면 채널이 비지 상태(busy state)임을 나타내는 값을 반환할 수 있다.Then, the state of the channel is evaluated based on the RSSI ( 620 ). In this case, a clear channel assessment (CCA) technique may be utilized. The ZigBee receiving device may collect RSSI samples from the RSSI register of the ZigBee transceiver in the wake-up state, and process a series of collected samples to evaluate the channel state. The ZigBee receiving device returns a value indicating that the channel is in an idle state if the RSSI value is lower than a preset channel evaluation threshold as a result of the processing, otherwise it may return a value indicating that the channel is in a busy state. .

그 다음, 수신되는 신호들에 지그비 서명이 존재하는지 여부를 체크할 수 있다(630). 지그비 서명은 지그비 전송 장치에 의해 데이터 패킷의 프리앰블 앞에 삽입될 수 있다. 이때, 신호의 원 샘플(raw sample)을 수집하고, 수집된 원 샘플과 수신된 신호 내의 미리 예약된 필드의 PN 시퀀스를 상관하는 신호 상관 기법을 활용하여 예약된 필드에 미리 정의된 지그비 서명이 존재하는지 판단할 수 있다. 이때, 전술한 수학식 1과 같은 신호 상관 함수에 의해 신호 상관 값을 산출하고, 산출된 신호 상관 값과 미리 정의된 임계치를 비교하여 지그비 서명의 존재 여부를 판단할 수 있다.Thereafter, it may be checked whether a ZigBee signature is present in the received signals ( 630 ). The ZigBee signature may be inserted before the preamble of the data packet by the ZigBee transmission device. At this time, a predefined ZigBee signature exists in the reserved field by using a signal correlation technique that collects a raw sample of the signal and correlates the collected raw sample with the PN sequence of a previously reserved field in the received signal. can determine whether In this case, it is possible to determine whether a ZigBee signature exists by calculating a signal correlation value by the signal correlation function as in Equation 1, and comparing the calculated signal correlation value with a predefined threshold.

그 다음, 채널 평가 단계(620)에서의 평가된 채널 상태가 비지(busy) 상태인지를 판단하고(640), 비지 상태가 아니면 지그비 트랜시버의 전원을 오프함으로써, 유휴 리스닝 상태가 되어 다음 패킷을 기다리는 대신 바로 슬리프 상태로 전환할 수 있다(670).Next, it is determined whether the channel state evaluated in the channel evaluation step 620 is a busy state ( 640 ), and if it is not the busy state, the ZigBee transceiver is turned off, thereby entering an idle listening state and waiting for the next packet. Instead, it may immediately switch to the sleep state (670).

이때, 채널 상태가 비지 상태이면, 단계(630)에서 지그비 서명이 존재하는 것으로 판단하였는지를 확인하고(650), 지그비 서명이 존재하면 지그비 트랜시버의 전원을 온 상태로 유지하여 지그비 전송 장치로부터 다음 패킷을 수신하기 위한 리스닝 상태로 전환할 수 있다(660). 이때, 단계(650)에서 수신된 신호에 지그비 서명이 존재하지 않는 것으로 판단하면 유휴 리스닝 상태로 대기하지 않고 바로 슬리프 상태로 전환할 수 있다(670).At this time, if the channel state is busy, it is checked whether it is determined that the ZigBee signature is present in step 630 ( 650 ). It may switch to a listening state for receiving ( 660 ). At this time, if it is determined that the ZigBee signature does not exist in the received signal in step 650, it can immediately switch to the sleep state without waiting in the idle listening state (670).

이와 같이, RSSI 값이 미리 정의된 채널 평가 임계치 이상이라고 하더라도 지그비 서명의 존재 여부를 함께 고려하므로 간섭에 의한 RSSI가 채널 평가 임계치 이상인 상황에서도 불필요하게 유휴 리스닝 상태로 대기할 필요가 없어 전력 소모를 줄일 수 있다.In this way, even if the RSSI value is greater than or equal to the predefined channel evaluation threshold, the existence of the ZigBee signature is also considered, so there is no need to unnecessarily wait in the idle listening state even when the RSSI due to interference is above the channel evaluation threshold, thereby reducing power consumption. can

도 7은 다른 실시예에 따라 지그비 송신 장치가 수행하는 지그비 패킷 생성 방법의 흐름도이다.7 is a flowchart of a method of generating a ZigBee packet performed by a ZigBee transmission apparatus according to another embodiment.

도 7을 참조하면, 지그비 송신 장치는 전송할 데이터가 존재하는 경우 데이터 패킷을 생성하기 전에 주변의 이종 무선 기기의 간섭이 있는지 여부를 판단할 수 있다(710).Referring to FIG. 7 , when there is data to be transmitted, the ZigBee transmission apparatus may determine whether there is interference from a nearby heterogeneous wireless device before generating a data packet ( 710 ).

판단 결과(710) 주변 이종 무선 기기의 간섭이 존재하지 않으면(720), 데이터 패킷에 지그비 서명을 삽입하지 않고 바로 데이터 패킷을 생성하고(760), 생성된 데이터 패킷을 지그비 수신 장치(770)에 송신할 수 있다.As a result of the determination (710), if there is no interference from nearby heterogeneous wireless devices (720), the data packet is directly generated (760) without inserting the ZigBee signature into the data packet, and the generated data packet is transmitted to the ZigBee receiving device (770). can send

판단 결과(710) 주변 이종 무선 기기의 간섭이 존재하면(720), 그 간섭의 강도를 측정할 수 있다(730).As a result of the determination 710 , if there is interference from a nearby heterogeneous wireless device ( 720 ), the intensity of the interference may be measured ( 730 ).

그 다음, 측정된 간섭 강도에 기초하여 데이터 패킷에 삽입할 지그비 서명의 크기를 결정할 수 있다(740). 이때, 간섭 강도에 따라 삽입할 지그비 서명들이 1 비트에서 7 비트 크기로 미리 정의될 수 있다.Next, a size of the ZigBee signature to be inserted into the data packet may be determined based on the measured interference strength ( 740 ). In this case, the ZigBee signatures to be inserted may be predefined in size from 1 bit to 7 bits according to the interference strength.

그 다음, 결정된 크기에 해당하는 지그비 서명을 데이터 패킷에 삽입하여 전송할 데이터 패킷을 생성할 수 있다(750). 이때, 데이터 패킷의 프리앰블 앞에 8 비트의 영역은 지그비 데이터 패킷의 전송임을 나타내는 지그비 서명의 삽입을 위한 필드로서 미리 예약될 수 있다. 이때, 8 비트 중의 7 비트는 지그비 서명을 삽입하기 위한 지그비 필드이고 1 비트는 더미 필드일 수 있다.Thereafter, a data packet to be transmitted may be generated by inserting a ZigBee signature corresponding to the determined size into the data packet ( S750 ). In this case, an area of 8 bits before the preamble of the data packet may be reserved in advance as a field for inserting a ZigBee signature indicating that the ZigBee data packet is transmitted. In this case, 7 bits among 8 bits may be a ZigBee field for inserting a ZigBee signature, and 1 bit may be a dummy field.

그 다음, 생성된 데이터 패킷을 지그비 수신 장치에 송신할 수 있다(770). 이때, 지그비 수신 장치로부터 ACK를 수신할 때까지 연속적으로 송신할 수 있다.Thereafter, the generated data packet may be transmitted to the ZigBee receiving apparatus ( 770 ). In this case, it is possible to continuously transmit until an ACK is received from the ZigBee receiving device.

개시된 실시예에 따르면, 지그비 송신 장치가 주변의 이종 무선 기기의 간섭 여부 및 간섭 강도를 고려하여 지그비 서명의 삽입할지 여부를 결정함으로써, 지그비 서명을 매번의 데이터 패킷에 삽입함으로써 발생하는 오버헤드를 감소시킬 수 있다.According to the disclosed embodiment, the ZigBee transmitting apparatus determines whether to insert the ZigBee signature in consideration of the interference and the strength of the interference of the neighboring heterogeneous wireless devices, thereby reducing the overhead caused by inserting the ZigBee signature into each data packet. can do it

도 8은 다른 실시예에 따라 지그비 수신 장치가 수행하는 지그비 검출 방법의 흐름도이다.8 is a flowchart of a ZigBee detection method performed by a ZigBee receiving apparatus according to another embodiment.

도 8을 참조하면, 지그비 수신 장치는 듀티 사이클마다 주기적으로 깨어나서 웨이크업 상태로 전환한다(810).Referring to FIG. 8 , the ZigBee receiving device periodically wakes up every duty cycle and switches to a wakeup state ( 810 ).

그 다음, RSSI에 기초하여 채널의 상태를 평가할 수 있다(820). 예를 들어, 지그비 트랜시버의 RSSI 레지스터로부터 RSSI 샘플들을 수집하고, 수집된 RSSI 샘플들을 처리하여 채널 상태를 비지(busy) 상태 또는 유휴(idle) 상태로 평가할 수 있다. Then, the state of the channel may be evaluated based on the RSSI ( 820 ). For example, RSSI samples may be collected from the RSSI register of the ZigBee transceiver, and a channel state may be evaluated as a busy state or an idle state by processing the collected RSSI samples.

그 다음, 수신된 신호에 지그비 서명이 존재하는지를 체크할 수 있다(830). 예를 들어, 수학식 1과 같은 신호 상관 기법을 활용하여 수신된 신호 내의 예약된 필드 위치에 지그비 서명이 존재하는지를 판단할 수 있다. 이때, 데이터 패킷에 미리 예약된 7 비트 영역에 삽입된 PN 시퀀스와 수집된 신호의 원 샘플(raw sample)을 신호 상관하여, 상관 값이 임계치 이상인 경우 지그비 서명이 존재하는 것으로 판단할 수 있다.Thereafter, it may be checked whether a ZigBee signature is present in the received signal ( 830 ). For example, it is possible to determine whether a ZigBee signature exists in a reserved field position in a received signal by using a signal correlation technique as in Equation 1. In this case, when the PN sequence inserted into the 7-bit region reserved in advance in the data packet and the raw sample of the collected signal are signal-correlated, when the correlation value is equal to or greater than a threshold, it can be determined that the ZigBee signature is present.

그 다음, 단계(820)에서 평가된 채널 상태가 비지 상태인지를 판단하고(840), 비지 상태가 아니면 바로 슬리프 상태로 전환하고(880), 비지 상태이면 이종 무선 기기의 간섭이 존재하는지를 판단할 수 있다(850). Next, it is determined whether the channel state evaluated in step 820 is a busy state ( 840 ), and if it is not a busy state, it immediately switches to a sleep state ( 880 ), and if it is a busy state, it is determined whether there is interference from heterogeneous wireless devices may (850).

이때, 이종 무선 기기의 간섭이 존재하게 되면(850), 단계(830)에서 지그비 서명이 존재하는지 여부의 판단 결과를 확인하고 지그비 서명이 존재하면(860), 리스닝 상태로 전환하고(870), 그렇지 않으면 슬리프 상태로 전환할 수 있다(880). At this time, if there is interference from heterogeneous wireless devices (850), the determination result of whether or not the ZigBee signature is present is checked in step 830, and if the ZigBee signature is present (860), it switches to the listening state (870), Otherwise, it may transition to a sleep state (880).

만약, 이종 무선 기기의 간섭이 존재하지 않으면(850), 지그비 서명의 존재 여부 확인없이 바로 리스닝 상태로 전환할 수 있다(870).If there is no interference from heterogeneous wireless devices ( 850 ), the listening state may be directly switched to the listening state without checking whether the ZigBee signature is present ( 870 ).

또한, 단계(860)에서 확인 결과 지그비 서명이 존재하지 않으면 바로 슬리프 상태로 전환할 수 있다(880).
In addition, if it is confirmed in step 860 that the ZigBee signature does not exist, the sleep state may be immediately switched to the sleep state (880).

이상 상세히 설명한 바와 같이, 전술한 실시예들은 센더 주도(sender initiated) 랑데뷰 메커니즘에 적용될 수 있다. 이에 따르면, 지그비 장치들은 지그비 전송 유무를 확인함으로써 불필요한 유휴 리스닝 상태를 최소화함으로써 효율적으로 전력 소모를 감소시킬 수 있다. 다만, 이상에서 기술한 실시예들에 제한되는 것은 아니며 리시버 주도(receiver initiated) 랑데뷰 메커니즘에 적용될 수 있음은 자명하다.As described above in detail, the above-described embodiments may be applied to a sender initiated rendezvous mechanism. Accordingly, the ZigBee devices can efficiently reduce power consumption by minimizing unnecessary idle listening states by checking whether or not ZigBee transmission is present. However, it is apparent that the present invention is not limited to the above-described embodiments and can be applied to a receiver initiated rendezvous mechanism.

예를 들어, 리시버 주도 랑데뷰 메커니즘에서는 일반적으로 지그비 수신 장치가 먼저 프로빙 패킷(probing packet)을 잠재적인 지그비 송신 장치에 송신한다. 이때, 프로빙 패킷이 간섭에 의해 방해를 받게 되면, 의도된 지그비 송신 장치는 프로빙 패킷을 기다리게 되고 이로 인해 상당한 전력 소모가 발생하게 된다. 또한, 지그비 송신 장치가 프로빙 패킷을 디코딩하는 것은 CCA 기법에 비해 간섭에 보다 취약하고, 이로 인해 지그비 송신 장치는 전송 기회를 잃게 된다. For example, in the receiver-driven rendezvous mechanism, in general, a ZigBee receiving device first transmits a probing packet to a potential ZigBee transmitting device. At this time, if the probing packet is interrupted by interference, the intended ZigBee transmission device waits for the probing packet, which causes significant power consumption. In addition, decoding the probe packet by the ZigBee transmitter is more susceptible to interference than the CCA technique, and thus the ZigBee transmitter loses a transmission opportunity.

따라서, 전술한 바와 마찬가지로 지그비 수신 장치가 전송될 프로빙 패킷에 미리 정의된 지그비 서명을 삽입하고, 지그비 송신 장치는 수신된 패킷을 디코딩할 필요없이 지그비 서명을 체크하는 것으로써 프로빙 패킷을 검출하는 것이 가능하다.
Therefore, as described above, the ZigBee receiving device inserts a predefined ZigBee signature into the probing packet to be transmitted, and the ZigBee transmitting device detects the probing packet by checking the ZigBee signature without having to decode the received packet. do.

본 개시가 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 개시된 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. Those of ordinary skill in the art to which the present disclosure pertains will understand that it may be implemented in other specific forms without changing the disclosed technical spirit or essential features. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive.

300: 지그비 송신 장치 310: 간섭 판단부
320: 패킷 생성부 330: 패킷 송신부
400: 지그비 수신 장치 410: 지그비 송수신부
420: 채널 상태 평가부 430: 지그비 서명 체크부
440: 듀티 사이클 제어부
300: Zigbee transmitter 310: Interference determining unit
320: packet generator 330: packet transmitter
400: Zigbee receiving device 410: Zigbee transceiver
420: channel state evaluation unit 430: Zigbee signature check unit
440: duty cycle control

Claims (18)

주변의 이종 무선 기기의 간섭 여부를 판단하고, 상기 주변의 이종 무선 기기의 간섭이 존재하면 상기 간섭의 강도를 측정하는 간섭 판단부;
상기 측정된 간섭 강도를 기초로 미리 정의된 지그비 서명을 삽입하여 데이터 패킷을 생성하는 패킷 생성부; 및
생성된 데이터 패킷을 전송하는 패킷 송신부;를 포함하고,
상기 패킷 생성부는
상기 간섭 판단부에 의해 상기 이종 무선 기기의 간섭이 존재한다고 판단되면, 상기 측정된 간섭 강도에 기초하여 지그비 서명의 사이즈를 결정하고, 상기 결정된 사이즈에 해당하는 미리 정의된 지그비 서명을 삽입하는 이종의 무선 네트워크에서의 지그비 송신 장치.
an interference determination unit that determines whether there is interference from a nearby heterogeneous wireless device, and measures the intensity of the interference if there is interference from the adjacent heterogeneous wireless device;
a packet generator for generating a data packet by inserting a predefined ZigBee signature based on the measured interference strength; and
Including; a packet transmitter for transmitting the generated data packet;
The packet generator
When it is determined by the interference determination unit that interference of the heterogeneous wireless device exists, a size of a ZigBee signature is determined based on the measured interference strength, and a predefined ZigBee signature corresponding to the determined size is inserted. Zigbee transmitter in a wireless network.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 패킷 생성부는
상기 간섭 판단부의 판단 결과, 이종 무선 기기의 간섭이 존재하지 않으면 지그비 서명을 삽입하지 않는 지그비 송신 장치.
According to claim 1,
The packet generator
As a result of the determination of the interference determination unit, if there is no interference from heterogeneous wireless devices, the ZigBee transmission apparatus does not insert the ZigBee signature.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 데이터 패킷은 프리앰블 앞에 지그비 서명을 삽입하기 위한 7 비트의 지그비 서명 필드 및 1 비트의 더미 필드를 포함하는 지그비 송신 장치.
According to claim 1,
The data packet includes a 7-bit ZigBee signature field and a 1-bit dummy field for inserting a ZigBee signature before a preamble.
웨이크업(wakeup) 상태에서 RSSI에 기초하여 채널의 상태를 평가하는 채널 상태 평가부;
상기 웨이크업 상태에서 수신된 신호에 지그비 서명의 존재 여부를 체크하는 지그비 서명 체크부; 및
상기 채널 상태 및 상기 지그비 서명의 존재 여부 중의 적어도 하나에 기초하여 다음 상태로의 전환을 제어하는 듀티 사이클 제어부를 포함하고,
상기 지그비 서명은 소정 비트의 PN(Pseudo-random Noise) 시퀀스로 구성되며, 지그비 전송 장치에 의해 데이터 패킷의 프리앰블 신호 앞의 미리 예약된 필드에 삽입되고,
상기 소정 비트의 크기는 주변 이종 무선 기기의 간섭 강도에 따라 최대 7 비트를 갖는 것을 특징으로 하는 이종 무선 네트워크에서의 지그비 수신 장치.
a channel state estimator for evaluating a state of a channel based on RSSI in a wakeup state;
a ZigBee signature checker for checking whether a ZigBee signature exists in the signal received in the wake-up state; and
a duty cycle control unit for controlling transition to a next state based on at least one of the channel state and the existence of the ZigBee signature;
The ZigBee signature is composed of a PN (Pseudo-random Noise) sequence of predetermined bits, and is inserted into a pre-reserved field before the preamble signal of the data packet by the ZigBee transmission device;
The size of the predetermined bit is a ZigBee receiving apparatus in a heterogeneous wireless network, characterized in that it has a maximum of 7 bits according to the interference strength of the neighboring heterogeneous wireless devices.
제6항에 있어서,
상기 지그비 서명 체크부는
상기 수신된 신호에서 소정 비트의 시퀀스와 미리 정의된 신호 샘플의 시퀀스에 대한 상관 값을 산출하고, 상기 산출된 상관 값을 기초로 지그비 서명의 존재 여부를 체크하는 지그비 수신 장치.
7. The method of claim 6,
The Zigbee signature check unit
A ZigBee receiving apparatus for calculating a correlation value for a predetermined sequence of bits and a predefined sequence of signal samples from the received signal, and checking whether a ZigBee signature exists based on the calculated correlation value.
제6항에 있어서,
상기 듀티 사이클 제어부는
상기 채널 상태가 비지 상태이고, 상기 지그비 서명이 존재하면 리스닝(listening) 상태로 전환하고, 그렇지 않으면 슬리프(sleep) 상태로 전환하도록 제어하는 지그비 수신 장치.
7. The method of claim 6,
The duty cycle control unit
If the channel state is a busy state and the ZigBee signature exists, switch to a listening state, and otherwise switch to a sleep state.
제6항에 있어서,
상기 듀티 사이클 제어부는
주변 이종 무선 기기의 간섭이 존재하지 않으면, 상기 채널 상태가 비지 상태인 경우에 리스닝 상태로 전환하도록 제어하는 지그비 수신 장치.
7. The method of claim 6,
The duty cycle control unit
If there is no interference from neighboring heterogeneous wireless devices, the ZigBee receiving device controls to switch to the listening state when the channel state is the busy state.
삭제delete 삭제delete 지그비 수신 장치가 웨이크업(wakeup) 상태로 전환하는 단계;
웨이크업 상태에서 RSSI에 기초하여 채널의 상태를 평가하는 단계;
수신된 신호에 지그비 서명의 존재 여부를 체크하는 단계; 및
상기 채널의 상태 및 상기 지그비 서명의 존재 여부 중의 적어도 하나에 기초하여 다음 상태로 전환하는 단계;를 포함하고,
상기 지그비 서명은 소정 비트의 PN(Pseudo-random Noise) 시퀀스로 구성되며, 지그비 전송 장치에 의해 프리앰블 신호 앞의 미리 예약된 필드에 삽입되고,
상기 소정 비트의 크기는 이종 무선 기기의 간섭 강도에 따라 최대 7 비트를 갖는 이종 무선 네트워크에서의 지그비 검출 방법.
converting the ZigBee receiving device to a wakeup state;
evaluating a state of a channel based on the RSSI in a wake-up state;
checking whether a ZigBee signature is present in the received signal; and
switching to the next state based on at least one of the channel state and the existence of the ZigBee signature;
The ZigBee signature consists of a PN (Pseudo-random Noise) sequence of predetermined bits, and is inserted into a pre-reserved field in front of the preamble signal by the ZigBee transmission device,
The size of the predetermined bit has a maximum of 7 bits according to the interference strength of the heterogeneous wireless device.
제12항에 있어서,
상기 채널의 상태를 평가하는 단계는
RSSI 레지스터로부터 RSSI 샘플의 시리즈를 수집하는 단계; 및
수집된 RSSI 샘플의 시리즈를 처리하여, 채널 상태를 유휴(idle) 상태 또는 비지(busy) 상태로 평가하는 단계를 포함하는 지그비 검출 방법.
13. The method of claim 12,
Evaluating the state of the channel comprises:
collecting a series of RSSI samples from the RSSI register; and
A Zigbee detection method comprising: processing a series of collected RSSI samples to evaluate a channel state as an idle state or a busy state.
제12항에 있어서,
상기 지그비 서명의 존재 여부를 체크하는 단계는
상기 수신된 신호 내의 소정의 시퀀스와 미리 정의된 신호 샘플의 시퀀스에 대한 상관 값을 산출하는 단계를 포함하고, 상기 산출된 상관 값을 기초로 상기 지그비 서명의 존재 여부를 체크하는 지그비 검출 방법.
13. The method of claim 12,
The step of checking the existence of the ZigBee signature is
and calculating a correlation value for a predetermined sequence in the received signal and a predefined sequence of signal samples, and checking whether the ZigBee signature exists based on the calculated correlation value.
제12항에 있어서,
상기 다음 상태로 전환하는 단계는
상기 채널의 상태가 비지 상태이고, 상기 지그비 서명이 존재하면 리스닝(listening) 상태로 전환하고, 그렇지 않으면 슬리프(sleep) 상태로 전환하는 지그비 검출 방법.
13. The method of claim 12,
The step of transitioning to the next state is
A ZigBee detection method for switching to a listening state when the channel state is a busy state and the ZigBee signature exists, and switching to a sleep state otherwise.
제12항에 있어서,
상기 다음 상태로 전환하는 단계는
주변 이종 무선 기기의 간섭이 존재하지 않으면 상기 채널의 상태가 비지 상태인 경우에 리스닝 상태로 전환하는 지그비 검출 방법.
13. The method of claim 12,
The step of transitioning to the next state is
A ZigBee detection method for switching to a listening state when the channel state is a busy state when there is no interference from nearby heterogeneous wireless devices.
삭제delete 삭제delete
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